太陽電池の製造方法、太陽電池の製造装置及び太陽電池
【課題】薄膜太陽電池及びそれを製造する製造装置の低コスト化、薄膜太陽電池の品質向上、薄膜太陽電池の発電効率の向上を図る。
【解決手段】基板上に、第１の電極膜を減圧雰囲気下で形成し、その後、大気に曝すことなく、前記第１の電極膜上に、光電変換層を減圧雰囲気下で形成し、その後大気に曝すことなく、前記光電変換層上に、第２の電極膜を減圧雰囲気下で形成して、積層膜を形成する工程と、前記積層膜を分断して、前記基板上に併設された複数の太陽電池セルを形成する工程と、前記複数の太陽電池セルのうちの第１の太陽電池セルの前記第２の電極膜及び前記光電変換層を選択的に除去して、前記第１の電極膜を表出させ、前記第１の太陽電池セルに隣接する第２の太陽電池セルの前記第２の金属膜と、表出させた前記第１の電極膜と、を電気的に接続する製造方法が提供される。
【解決手段】基板上に、第１の電極膜を減圧雰囲気下で形成し、その後、大気に曝すことなく、前記第１の電極膜上に、光電変換層を減圧雰囲気下で形成し、その後大気に曝すことなく、前記光電変換層上に、第２の電極膜を減圧雰囲気下で形成して、積層膜を形成する工程と、前記積層膜を分断して、前記基板上に併設された複数の太陽電池セルを形成する工程と、前記複数の太陽電池セルのうちの第１の太陽電池セルの前記第２の電極膜及び前記光電変換層を選択的に除去して、前記第１の電極膜を表出させ、前記第１の太陽電池セルに隣接する第２の太陽電池セルの前記第２の金属膜と、表出させた前記第１の電極膜と、を電気的に接続する製造方法が提供される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、太陽電池の製造方法、太陽電池の製造装置及び太陽電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、環境保護の立場から、クリーンなエネルギーの研究開発が進められている。中でも、太陽電池は資源となる太陽光が無限であること、無公害であることから注目を集めている。
同一基板上に形成された複数の太陽電池セルが、直列接続された太陽電池（光電変換装置）の代表例は、薄膜太陽電池である。
薄膜太陽電池は、薄型で軽量、製造コストの安さ、大面積化が容易であることから、今後の太陽電池の主流となると考えられている。また、薄膜太陽電池は、電力供給用以外に、建物の屋根や窓などにとりつけて利用される業務用、一般住宅用にも需要が広がってきている。
【０００３】
従来の薄膜太陽電池は、ガラス基板を用いているものが一般的であった。このような薄膜太陽電池は、ガラス基板上に、その下層から下部電極、半導体層からなる光電変換層、上部電極が積層された光電変換素子（またはセル）が複数形成されている。そして、任意の光電変換素子の上部電極と、これに隣接する光電変換素子の下部電極とを電気的に接続する構成が繰り返されている。これにより、最初の光電変換素子の上部電極と最後の光電変換素子の下部電極との間に必要な電圧が出力される。
【０００４】
このような光電変換素子間の直列接続は、電極層と光電変換層の成膜と各層のパターニング、およびこれらの組み合わせによりなされる。そして、最近では、基板上に積層された膜をレーザ加工により分断して、光電変換素子を直列接続する方法が開示されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−０６０２１９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上述した方法は、直列接続するための配線工程や製造工程中での位置合わせが複雑になり、簡便な方法で太陽電池を製造したものではない。
【０００７】
本発明は、上述した直列接続を簡略化することにより、太陽電池及びそれを製造する製造装置の低コスト化を図ると共に、太陽電池の品質を向上し、太陽電池の発電効率が向上する太陽電池の製造方法、太陽電池の製造装置及び太陽電池を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一態様によれば、基板上に、複数の太陽電池セルが直列に接続された太陽電池の製造方法であって、前記基板上に、第１の電極膜を減圧雰囲気下で形成し、その後、大気に曝すことなく、前記第１の電極膜上に、光電変換層を減圧雰囲気下で形成し、その後大気に曝すことなく、前記光電変換層上に、第２の電極膜を減圧雰囲気下で形成して、積層膜を形成する工程と、前記積層膜を分断して、前記基板上に併設された前記複数の太陽電池セルを形成する工程と、前記複数の太陽電池セルのうちの第１の太陽電池セルの前記第２の電極膜及び前記光電変換層を選択的に除去して、前記第１の電極膜を表出させ、
前記第１の太陽電池セルに隣接する第２の太陽電池セルの前記第２の金属膜と、表出させた前記第１の電極膜と、を電気的に接続する工程と、を備えたことを特徴とする太陽電池の製造方法が提供される。
【０００９】
また、本発明の一態様によれば、基板上に、複数の太陽電池セルが直列に接続された太陽電池の製造装置であって、前記基板上に、第１の電極膜を減圧雰囲気下で形成し、その後、大気に曝すことなく、前記第１の電極膜上に、光電変換層を減圧雰囲気下で形成し、その後大気に曝すことなく、前記光電変換層上に、第２の電極膜を減圧雰囲気下で形成して、積層膜を形成する第１の手段と、前記積層膜を分断して、前記基板上に併設された前記複数の太陽電池セルを形成する第２の手段と、前記併設された前記複数の太陽電池セルのうちの前記第１の太陽電池セルの前記第２の電極膜及び前記光電変換層を選択的に除去して、前記第１の電極膜を表出させ、前記第２の太陽電池セルの前記第２の金属膜と、表出させた前記第１の電極膜と、を接続する第３の手段と、を備えたことを特徴とする太陽電池の製造装置が提供される。
【００１０】
また、本発明の一態様によれば、基板上に形成された、第１の電極膜と、前記第１の電極膜の上に設けられた光電変換層と、前記光電変換層の上に設けられた第２の電極膜と、を含む積層膜が一括して分断されて前記基板上に併設された複数の太陽電池セルと、前記複数の太陽電池セルを直列に接続する接続部材と、を備えたことを特徴とする太陽電池が提供される。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、太陽電池及びそれを製造する製造装置の低コスト化がなされ、太陽電池の品質が向上し、太陽電池の発電効率が向上する。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本実施の形態に係わる薄膜太陽電池を説明する要部図である。
【図２】製造装置の構成を説明するための要部図である。
【図３】薄膜太陽電池の製造方法を説明するための要部図である。
【図４】薄膜太陽電池の製造方法を説明するための要部図である。
【図５】薄膜太陽電池の製造方法を説明するための要部図である。
【図６】薄膜太陽電池の製造方法を説明するための要部図である。
【図７】薄膜太陽電池の比較例を説明するための要部図である。
【図８】薄膜太陽電池の製造工程の変形例を説明するための要部図である。
【図９】薄膜太陽電池の製造工程の変形例を説明するための要部図である。
【図１０】薄膜太陽電池の製造工程の別の変形例を説明するための要部図である。
【図１１】薄膜太陽電池の製造工程のさらに別の変形例を説明するための要部図である。
【図１２】薄膜太陽電池の製造工程のさらに別の変形例を説明するための要部図である。
【図１３】薄膜太陽電池の製造工程のさらに別の変形例を説明するための要部図である。
【図１４】本実施の形態に係る薄膜太陽電池の変形例を説明する要部図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。
【実施例１】
【００１４】
図１は、本実施の形態に係る薄膜太陽電池を説明する要部図である。すなわち、図１は、薄膜太陽電池（太陽電池モジュール）１ａの要部斜視図である。
薄膜太陽電池１ａは、主に、基板１０と、基板１０に複数形成された太陽電池セル２０と、それぞれの太陽電池セル２０を電気的に直列状に接続する金属ワイヤ３０と、を含む。
【００１５】
それぞれの太陽電池セル２０は、その下層から、下部電極としての透明電極層２０ａ、薄膜半導体材からなる光電変換層２０ｂ、金属電極層２０ｃが積層されている。それぞれの太陽電池セル２０には、局部的に透明電極層２０ａが表出した孔部２０ｈａが設けられている。そして、孔部２０ｈａの底における透明電極層２０ａと、隣接する太陽電池セル２０の金属電極層２０ｃとが、金属ワイヤ３０により電気的に接続されている。
【００１６】
なお、このような太陽電池セル２０は、図示する個数に限らず、必要とされる出力電圧に応じて、その数が調節される。そして、上述した電気的な接続を繰り返すことにより、直列接続の最初の太陽電池セルの上部電極と、直列接続の最後の太陽電池セルの下部電極と、の間で必要な電圧が出力される。
【００１７】
なお、溝ｔｒ１を隔てた、それぞれの太陽電池セル２０は、平面状の透明電極層２０ａ、光電変換層２０ｂ及び金属電極層２０ｃの積層体を一括でレーザスクライブなどの方法で分断することにより形成する（後述）。
【００１８】
基板１０の材質としては、例えば、ガラス、絶縁性樹脂フィルムが適用される。
また、透明電極層２０ａとしては、いわゆるＴＣＯ（Transparent Conductive Oxide）等が適用される。その代表的なものとして、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）が挙げられる。
【００１９】
また、光電変換層２０ｂの材質としては、シリコン系、化合物系の半導体材が適用される。例えば、その代表的なものとして、アモルファスシリコン、ＣＩＧＳ（Ｃｕ（ＩｎＧａ）Ｓｅ２）等が挙げられる。このような光電変換層２０ｂは、例えば、ｐ型とｎ型の半導体層が接合した構造を有している。そして、光電変換層２０ｂに光が吸収されると、光起電力効果により透明電極層２０ａ−金属電極層２０ｃ間に電力（電圧）が発生する。
【００２０】
金属電極層２０ｃの材質としては、銀（Ａｇ）、アルミニウム（Ａｌ）、亜鉛（Ｚｎ）、ニッケル（Ｎｉ）が適用される。
透明電極層２０ａの膜厚は、例えば１μｍ程度であり、光電変換層２０ｂの膜厚は、例えば２μｍ程度であり、金属電極層２０ｃの膜厚は、例えば１μｍ程度である。
太陽電池セル２０については、基本的な３層構造を例示したが、本実施の形態については、３層以上の構成であっても対応可能である。
また、溝ｔｒ１の幅は、例えば、５０μｍである。
【００２１】
次に、薄膜太陽電池製造装置（以下、製造装置）を用いて、薄膜太陽電池１ａを製造する工程について説明する。
図２は、製造装置の構成を説明するための要部図である。すなわち、図２は、製造装置Ｍ１ａのブロック図である。また、図３〜図６は、薄膜太陽電池１ａの製造方法を説明するための要部図である。
【００２２】
図２に示すように、製造装置Ｍ１ａは、成膜ユニットＵ１と、レーザ加工ユニットＵ２と、配線加工ユニットＵ３と、を含む。成膜ユニットＵ１では、減圧雰囲気で基板１０に成膜処理が行われる。レーザ加工ユニットＵ２では、大気中で被膜のレーザ加工が行われる。配線加工ユニットＵ３では、上述した直列接続のための配線が行われる。これらの各ユニットＵ１〜Ｕ３間は、相互に行き来することができる。また、これらの各ユニットＵ１〜Ｕ３を直線状に近接して配列することにより、製造装置Ｍ１ａの小型化が実現できる。また、各ユニットＵ１〜Ｕ３内での処理を連続して行うことができる。
【００２３】
次に、上述した製造装置Ｍ１ａを用いて薄膜太陽電池１ａを製造する方法を具体的に説明する。
まず、基板１０を製造装置Ｍ１ａの成膜ユニットＵ１内に設置し、図３（ａ）に示すように、矩形状の基板１０上に、平面状（べた状）の透明電極層２０ａ、光電変換層２０ｂ及び金属電極層２０ｃをスパッタリング法、ＰＶＤ（Physical Vapor Deposition）法あるいはＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法などにより形成する。これにより、基板１０上に、透明電極層２０ａ、光電変換層２０ｂ及び金属電極層２０ｃで構成される、平面状の積層体２０ｌが形成される。これらの透明電極層２０ａ、光電変換層２０ｂ及び金属電極層２０ｃは、それぞれ大気に晒されることなく形成される。
【００２４】
次に、積層体２０ｌ及び基板１０をレーザ加工ユニットＵ２に移動して、図３（ｂ）に示すように、積層体２０ｌにレーザスクライブを施す。これにより、基板１０上の積層体２０ｌが所定の幅に短冊状に分断される。
すなわち、基板１０上に形成された、透明電極層２０ａ、光電変換層２０ｂ及び金属電極層２０ｃに一括でレーザスクライブ加工を施して、レーザを照射した部分に溝ｔｒ１を形成する。
【００２５】
さらに、それぞれの短冊状の積層体２０ｌにおける、光電変換層２０ｂ及び金属電極層２０ｃの少なくとも１箇所にレーザ加工（レーザスクライブ）を施す。そして、透明電極層２０ａ上の光電変換層２０ｂ及び金属電極層２０ｃを選択的にスポット状に除去する。この状態を、図４（ａ）に示す。これにより、それぞれの短冊状の積層体２０ｌに、透明電極層２０ａが露出された孔部２０ｈａが形成される。
【００２６】
次に、短冊状の積層体２０ｌ及び基板１０を配線加工ユニットＵ３に移動し、孔部２０ｈａにおいて露出している透明電極層２０ａと、これに隣接する積層体２０ｌの金属電極層２０ｃとを金属ワイヤ３０を通じて電気的に接続する。この状態を、図４（ｂ）に示す。
このような工程により、基板１０上に複数の太陽電池セル２０が設けられた薄膜太陽電池１ａが形成される。
【００２７】
図５は、薄膜太陽電池１ａの上面図である。
図５に示すように、薄膜太陽電池１ａの各太陽電池セル２０の少なくとも一箇所には、透明電極層２０ａが表出した孔部２０ｈａが設けられている。そして、ある太陽電池セル２０の孔部２０ｈａにおいて露出した透明電極層２０ａと、これに隣接する太陽電池セル２０の金属電極層２０ｃと、が金属ワイヤ３０を通じて電気的に接続されている。このような電気的な接続の繰り返しによって、直列接続の最初の太陽電池セル２０の透明電極層２０ａと、直列接続の最後の太陽電池セル２０の金属電極層２０ｃとの間に、必要な電圧が出力される。
【００２８】
なお、図５では、１個の太陽電池セル２０に対し、２個の孔部２０ｈａを設けた例を示している。しかし、本実施の形態では、この数に限定する必要はない。必要に応じて、孔部２０ｈａの数を２個より増減してもよい。
また、図５においては、隣接する孔部２０ｈａ及び金属ワイヤ３０を直線状に配置した例を示した。しかし、本実施の形態では、その配置に限定する必要はない。
【００２９】
例えば、図６（ａ）に示すように、１個おきに孔部２０ｈａ及び金属ワイヤ３０の位置をずらして配置してもよい。これにより、金属電極層２０ｃに接合する金属ワイヤ３０の自由度が増加する。また、図５に示す形態よりも、太陽電池セル２０の幅（溝ｔｒ１に対し略垂直方向の幅）をより狭くしても、金属ワイヤ３０の接合部分の自由度が増す。従って、図６（ａ）では、図５に示す形態よりも、太陽電池セル２０の数の増加を図ることができる。
【００３０】
また、それぞれの太陽電池セル２０においては、図６（ｂ）に示すように、溝ｔｒ１に対し略垂直となる溝ｔｒ２を複数個形成して、短冊状の太陽電池セル２０を、その長手方向に複数に分断し格子状としてもよい。そして、透明電極層２０ａを露出するための孔部２０ｈｂを溝ｔｒ２に対し略平行に形成して、格子状に分断した太陽電池セル２０同士を金属ワイヤ３０により直列状に接続してもよい。このような構成によれば、薄膜太陽電池１ａの発電単位がさらに小さくなる。これにより、所望の出力電圧に応じて、チップ状の太陽電池セルの数を自由に選択することができる。すなわち、チップ状の太陽電池セルの個数を適宜変更して、それらを直列状に接続することにより、出力電圧の異なる薄膜太陽電池を容易に形成することができる。
なお、配線加工ユニットＵ３で行われる電気的な接続は、上述した金属ワイヤ３０の他、導電性ペースト、導電性塗料、導電性テープ等の接続手段に依ってもよい。
【００３１】
このように、本実施の形態では、積層体２０ｌを予め形成した後、一括で積層体２０ｌのレーザスクライブを行っている。このような方法では、薄膜太陽電池１ａを製造する際、真空開放は、レーザスクライブを行う１回のみで足りる。また、この１回のみのレーザスクライブは、積層体２０ｌが上述した３層よりも、さらに多層となっても実現可能である。
【００３２】
その結果、各層においては、各層の成膜とパターニング（レーザスクライブ）とを交互に繰り返さないので、レーザスクライブの際にスプラッシュ等で発生するゴミの太陽電池セル２０への再付着が最小限に抑制される。その結果、薄膜太陽電池１ａの製品歩留まりが向上する。
【００３３】
また、レーザスクライブにおいては、透明電極層２０ａ、光電変換層２０ｂ及び金属電極層２０ｃで構成される積層体２０ｌを一括でレーザスクライブすることから、複雑な位置決め精度を要しない。また、一括加工により、製造工程数が減少することから、薄膜太陽電池１ａ及び製造装置Ｍ１ａのコスト高を招来することがない。
【００３４】
また、それぞれの太陽電池セル２０は、一本の溝ｔｒ１により分断されていることから、発電に寄与しない部分の面積を減らすことができる（後述）。これにより、発電効率が向上する。
【００３５】
例えば、図７は、薄膜太陽電池の比較例を説明するための要部図である。
この薄膜太陽電池１００では、基板１０にまで貫通する溝ｔｒａと、透明電極層２０ａにまで貫通する溝ｔｒｂ及び溝ｔｒｃが形成されている。そして、溝ｔｒａにより透明電極層２０ａが互いに分離されている。また、溝ｔｒｂ内に金属電極層２０ｃが埋設されている。これにより、隣接する太陽電池セル２００同士が直列状に電気的に接続されている。
このような形態では、レーザスクライブを行うための真空開放は、透明電極層２０ａを形成してから溝ｔｒａを形成する１回目と、光電変換層２０ｂを形成してから溝ｔｒｂを形成する２回目と、金属電極層２０ｃを形成してから溝ｔｒｃを形成する３回目という、計３回の真空開放を要する。
【００３６】
従って、レーザスクライブの際にスプラッシュ等で発生するゴミの太陽電池セル２００の各層への再付着の頻度が太陽電池セル２０を形成する際より多くなってしまう。
【００３７】
また、薄膜太陽電池１００では、その都度、レーザスクライブを実行する必要があることから、各レーザスクライブ工程において複雑な位置決め精度が必要とされる。また、レーザスクライブ工程が一括加工でないので、製造工程数が増加していまい、薄膜太陽電池及び製造装置のコスト高を招来してしまう。
【００３８】
また、それぞれの太陽電池セル２００は、発電に寄与しない部分（図中のＡの部分）が残存している。その分、各セル幅の狭小化を図ることができない。このＡの部分の長さは、溝ｔｒａに略垂直な方向で、例えば、３００μｍから４００μｍとなり、溝ｔｒ１にくらべ幅広い。これに対し、薄膜太陽電池１ａでは、図７に示すＡの部分が存在せず、溝ｔｒ１を隔てて、太陽電池セル２０が基板１０上に設けられている。
このように、本実施の形態では、上述したような有利な効果を有している。
【００３９】
なお、図示はしないが、太陽電池セル２０は、略正方形としてもよく、その際の太陽電池セル２０の配列を碁盤目状としてもよい。また、各溝ｔｒ１は、それぞれ並行である必要もなく、必要に応じて、非平行としてもよい。また、各太陽電池セル２０の幅、形状は、それぞれ同一である必要もない。また、太陽電池セル２０における電気的な接続部分は、各太陽電池セル２０において何箇所あっても構わない。また、各太陽電池セル２０において、その接続部分の位置が異なっていてもよい。
【００４０】
また、上記の構成では、太陽電池セル２０の構成を３層構造としたが、さらに多層の膜を形成した太陽電池（タンデム型、トリプル形）についても対応可能であり、レーザスクライブ加工時の積層膜の層数に制約がない。
【実施例２】
【００４１】
次に、薄膜太陽電池製造装置を用いた薄膜太陽電池の製造工程の変形例について説明する。
図８、図９は、薄膜太陽電池の製造工程の変形例を説明するための要部図である。
【００４２】
まず、図８（ａ）に示すように、基板１０を製造装置Ｍ１ａの成膜ユニットＵ１内に設置し、基板１０上に、平面状の透明電極層２０ａ、光電変換層２０ｂ及び金属電極層２０ｃを形成する。すなわち、基板１０上に、透明電極層２０ａ、光電変換層２０ｂ及び金属電極層２０ｃで構成される、平面状の積層体２０ｌを形成する。積層体２０ｌは、ＰＶＤ法あるいはＣＶＤ法により形成する。
【００４３】
次に、積層体２０ｌ及び基板１０をレーザ加工ユニットＵ２に移動して、図８（ｂ）に示すように、積層体２０ｌにレーザスクライブを施す。これにより、積層体２０ｌの中、光電変換層２０ｂ及び金属電極層２０ｃのみが所定の幅に分断される。すなわち、光電変換層２０ｂ及び金属電極層２０ｃとを、所定の間隔で分断する溝ｔｒ３を形成する。これにより、透明電極層２０ａの表面の一部が露出する。
【００４４】
次に、図８（ｃ）に示すように、溝ｔｒ３内で露出した透明電極層２０ａの一部にレーザスクライブを施し、露出した透明電極層２０ａの一部を所定の幅に分断する。これにより、基板１０の表面の一部が露出する。
なお、図８（ｃ）に示す工程は、波長の異なる２つのレーザを備えたレーザ加工装置を用いて処理してもよい。例えば、光電変換層２０ｂ及び金属電極層２０ｃを加工する際のレーザの波長と、透明電極層２０ａを加工する際のレーザの波長を連続で切り替えて、図８（ｃ）に示す工程を一括で処理してもよい。
【００４５】
次に、溝ｔｒ３を形成した積層体２０ｌ、及び基板１０を配線加工ユニットＵ３に移動し、図９（ａ）に示すように、溝ｔｒ３内において露出している透明電極層２０ａの一部が表出したまま、溝ｔｒ３の両側の側面２０ｌｗ及び角部２０ｌｃ近傍を選択的に絶縁部材４０で被覆する。これにより、図中の矢印ａで示す積層体２０ｌの透明電極層２０ａの一部、側面２０ｌｗ及び角部２０ｌｃ近傍が絶縁部材４０で被覆される。また、図中の矢印ｂで示す積層体２０ｌの側面２０ｌｗ及び角部２０ｌｃ近傍が絶縁部材４０で被覆される。このような絶縁部材４０の被覆は、例えば、インクジェット塗布法、ディスペンス塗布法、転写法、印刷法のいずれかよって行う。また、このような処理に従えば、絶縁部材４０の被覆が迅速かつ低コストになる。なお、絶縁部材４０の材質は、無機材ペースト、有機樹脂、有機塗料等が該当する。
【００４６】
そして、図９（ｂ）に示すように、矢印ａで示す積層体２０ｌと、矢印ｂで示す積層体２０ｌに形成された絶縁部材４０の間隙から、矢印ｂで示す積層体２０ｌの金属電極層２０ｃ表面まで連続するように、導電性接続部材５０を形成して、矢印ａで示す積層体２０ｌの透明電極層２０ａと、矢印ｂで示す積層体２０ｌの金属電極層２０ｃとを電気的に接続する。
【００４７】
このような導電性接続部材５０の形成は、例えば、インクジェット塗布法、ディスペンス塗布法、転写法、印刷法、貼り付け法のいずれかよって行う。また、このような処理に従えば、導電性接続部材５０の形成を迅速かつ低コストで行うことができる。なお、導電性接続部材５０の材質は、導電性ペースト、導電性塗料、低温半田、ナノ銀微粒子、カーボンナノチューブ、ナノ銀微粒子含有導電性ペースト、カーボンナノチューブ含有導電性ペースト等が該当する。
【００４８】
このような工程により、基板１０上に形成された、矢印ａで示す太陽電池セル２０と、矢印ｂで示す太陽電池セル２０とが直列に接続される。
【００４９】
また、実施例２においても、真空開放は１回のみなので、実施例１と同様の効果が得られる。特に、実施例２では、絶縁部材４０、導電性接続部材５０の形成をインクジェット塗布法、ディスペンス塗布法、転写法、印刷法のいずれかよって実施している、従って、配線加工が迅速かつ低コストになる。これにより、薄膜太陽電池の生産性がさらに向上する。
【実施例３】
【００５０】
次に、薄膜太陽電池製造装置を用いた薄膜太陽電池の製造工程のさらに別の変形例について説明する。この実施例３では、積層体２０ｌのレーザスクライブ加工については、図８と同様なので、その次の工程から説明する。
【００５１】
上述した溝ｔｒ３を形成した積層体２０ｌ、及び基板１０を配線加工ユニットＵ３に移動し、図１０（ａ）に示すように、溝ｔｒ３内に絶縁部材４０を埋設する。このような絶縁部材４０の埋設は、例えば、インクジェット塗布法、ディスペンス塗布法、転写法、印刷法のいずれかよって行う。このような処理に従えば、絶縁部材４０の被覆が迅速かつ低コストになる。なお、絶縁部材４０の材質は、無機材ペースト、有機樹脂、有機塗料等が該当する。これにより、矢印ａで示す積層体２０ｌの透明電極層２０ａ、側面２０ｌｗ及び角部２０ｌｃ近傍が絶縁部材４０で被覆される。また、矢印ｂで示す積層体２０ｌの側面２０ｌｗ及び角部２０ｌｃ近傍が絶縁部材４０で被覆される。
【００５２】
次に、積層体２０ｌ及び基板１０を再びレーザ加工ユニットＵ２に移動し、図１０（ｂ）に示すように、絶縁部材４０にレーザスクライブ加工を施す。これにより、絶縁部材４０の中央部に溝ｔｒ４が形成され、図中の矢印ａで示す積層体２０ｌの透明電極層２０ａが露出する。なお、絶縁部材４０の中央部のみに溝ｔｒ４を形成したことから、図中の矢印ａ，ｂで示す積層体２０ｌの透明電極層２０ａの一部、側面２０ｌｗ及び角部２０ｌｃ近傍は、絶縁部材４０で被覆されている。
【００５３】
そして、積層体２０ｌ及び基板１０を、再び配線加工ユニットＵ３に移動し、図１０（ｃ）に示すように、溝ｔｒ４内から矢印ｂで示す積層体２０ｌの金属電極層２０ｃ表面まで連続するように、導電性接続部材５０を形成する。これにより、矢印ａで示す積層体２０ｌの透明電極層２０ａと、矢印ｂで示す積層体２０ｌの金属電極層２０ｃとが電気的に接続される。
【００５４】
このような導電性接続部材５０の形成は、例えば、インクジェット塗布法、ディスペンス塗布法、転写法、印刷法、貼り付け法のいずれかよって行う。このような処理に従えば、導電性接続部材５０の形成が迅速かつ低コストになる。なお、導電性接続部材５０の材質は、導電性ペースト、導電性塗料、低温半田、ナノ銀微粒子、カーボンナノチューブ、ナノ銀微粒子含有導電性ペースト、カーボンナノチューブ含有導電性ペースト等が該当する。
【００５５】
このような工程により、基板１０上に形成された、矢印ａで示す太陽電池セル２０と、矢印ｂで示す太陽電池セル２０とが直列に接続される。
【００５６】
また、実施例３においても、真空開放は１回のみなので、実施例１と同様の効果が得られる。特に、実施例３では、絶縁部材４０、導電性接続部材５０の形成をインクジェット塗布法、ディスペンス塗布法、転写法、印刷法のいずれかよって実施していることから、配線加工が迅速かつ低コストになる。これにより、薄膜太陽電池の生産性がさらに向上する。
【実施例４】
【００５７】
次に、薄膜太陽電池製造装置を用いた薄膜太陽電池の製造工程のさらに別の変形例について説明する。この実施例４では、積層体２０ｌのレーザスクライブ加工については、図８と同様なので、その次の工程から説明する。
【００５８】
上述した溝ｔｒ３を形成した積層体２０ｌ、及び基板１０を配線加工ユニットＵ３に移動し、図１１（ａ）に示すように、溝ｔｒ３内及び積層体２０ｌ上に平面状の絶縁部材４１を形成する。このような絶縁部材４１の形成は、例えば、インクジェット塗布法、ディスペンス塗布法、転写法、印刷法、貼り付け法のいずれかよってなされる。また、このような処理に従えば、絶縁部材４１の形成が迅速かつ低コストになる。なお、絶縁部材４１の材質は、樹脂フィルム、有機樹脂、有機塗料、無機材ペースト等が該当する。これにより、図中の矢印ａで示す積層体２０ｌの透明電極層２０ａ、側面２０ｌｗ及び角部２０ｌｃ近傍が絶縁部材４１で被覆される。また、図中の矢印ｂで示す積層体２０ｌの側面２０ｌｗ及び角部２０ｌｃ近傍が絶縁部材４１で被覆される。
【００５９】
次に、積層体２０ｌ及び基板１０を、再びレーザ加工ユニットＵ２に移動し、図１１（ｂ）に示すように、絶縁部材４１の２箇所にレーザスクライブ加工を施す。これにより、溝ｔｒ３内に形成した絶縁部材４１の中央部に溝ｔｒ４が形成され、矢印ａで示す積層体２０ｌの透明電極層２０ａが露出する。また、矢印ｂで示す積層体２０ｌ上の絶縁部材４１にも溝ｔｒ５が形成され、金属電極層２０ｃが露出する。
【００６０】
なお、溝ｔｒ３内に形成した絶縁部材４１の中央部のみに溝ｔｒ４を形成したことから、矢印ａで示す積層体２０ｌの透明電極層２０ａの一部、側面２０ｌｗ及び角部２０ｌｃ近傍は、絶縁部材４１で被覆されている。また、矢印ｂで示す積層体２０ｌの側面２０ｌｗ及び角部２０ｌｃ近傍は、絶縁部材４１で被覆されている。
【００６１】
そして、積層体２０ｌ及び基板１０を、再び配線加工ユニットＵ３に移動し、図１１（ｃ）に示すように、溝ｔｒ４内から溝ｔｒ５内に連続するように、導電性接続部材５０を形成する。これにより、矢印ａで示す積層体２０ｌの透明電極層２０ａと、矢印ｂで示す積層体２０ｌの金属電極層２０ｃとが電気的に接続される。
【００６２】
このような導電性接続部材５０の形成は、例えば、インクジェット塗布法、ディスペンス塗布法、転写法、印刷法、貼り付け法のいずれかよって行う。このような処理に従えば、導電性接続部材５０の形成が迅速かつ低コストになる。なお、導電性接続部材５０の材質は、導電性ペースト、導電性塗料、低温半田、ナノ銀微粒子、カーボンナノチューブ、ナノ銀微粒子含有導電性ペースト、カーボンナノチューブ含有導電性ペースト等が該当する。
【００６３】
このような工程により、基板１０上に形成された、矢印ａで示す太陽電池セル２０と、矢印ｂで示す太陽電池セル２０とが直列に接続される。
【００６４】
また、実施例４においても、真空開放は１回のみなので、実施例１と同様の効果が得られる。特に、実施例４では、絶縁部材４１、導電性接続部材５０の形成をインクジェット塗布法、ディスペンス塗布法、転写法、印刷法、貼り付け法のいずれかよって実施していることから、配線加工が迅速かつ低コストで行われる。絶縁部材４１が積層体２０ｌの保護層となるので、電池としての信頼性が高まる。また、別途、保護膜を設ける工程が不要になる。これにより、薄膜太陽電池の生産性がさらに向上する。
【実施例５】
【００６５】
次に、薄膜太陽電池製造装置を用いた薄膜太陽電池の製造工程のさらに別の変形例について説明する。この実施例５では、積層体２０ｌのレーザスクライブ加工については、図８と同様なので、その次の工程から説明する。
【００６６】
上述した溝ｔｒ３を形成した積層体２０ｌ、及び基板１０を配線加工ユニットＵ３に移動し、図１２（ａ）に示すように、溝ｔｒ３内に形成した透明電極層２０ａの一部、及び矢印ｂで示す積層体２０ｌの金属電極層２０ｃの一部に、撥水部材６０を形成する。すなわち、これらの部分において撥水化処理が施される。撥水部材６０は、例えば、撥水加工用の薬剤が該当する。また、撥水化処理は、上述した撥水部材６０を形成するほか、この部分に選択的にレーザ処理、プラズマ処理（表面撥水基形成）等を施して、撥水化させてもよい。
【００６７】
次に、図１２（ｂ）に示すように、平面状の絶縁部材４１を形成する。このような絶縁部材４１の形成は、例えば、インクジェット塗布法、ディスペンス塗布法、転写法、印刷法のいずれかよってなされる。但し、溝ｔｒ３内に形成された透明電極層２０ａの一部、及び矢印ｂで示す積層体２０ｌの金属電極層２０ｃの一部には撥水化加工が施されている。 従って、これらの部分への絶縁部材４１の付着は抑制されて、図示するように、溝ｔｒ３内に形成した絶縁部材４１の中央部に溝ｔｒ４が生成され、矢印ａで示す積層体２０ｌの透明電極層２０ａの一部が露出する。また、矢印ｂで示す積層体２０ｌ上の絶縁部材４１にも溝ｔｒ５が生成され、金属電極層２０ｃが露出する。すなわち、透明電極層２０ａと金属電極層２０ｃとを電機的に接続する部分以外に絶縁部材４１が形成される。なお、絶縁部材４１の材質は、有機樹脂、有機塗料、無機材ペースト等が該当する。
【００６８】
なお、溝ｔｒ３内に形成した絶縁部材４１の中央部のみに溝ｔｒ４が生成することから、矢印ａで示す積層体２０ｌの透明電極層２０ａの一部、側面２０ｌｗ及び角部２０ｌｃ近傍は、絶縁部材４１で被覆されている。また、矢印ｂで示す積層体２０ｌの側面２０ｌｗ及び角部２０ｌｃ近傍は、絶縁部材４１で被覆されている。
【００６９】
そして、図１２（ｃ）に示すように、溝ｔｒ４内から溝ｔｒ５内に連続するように、導電性接続部材５０を形成する。これにより、矢印ａで示す積層体２０ｌの透明電極層２０ａと、矢印ｂで示す積層体２０ｌの金属電極層２０ｃとが電気的に接続される。
【００７０】
このような導電性接続部材５０の形成は、例えば、インクジェット塗布法、ディスペンス塗布法、転写法、印刷法、貼り付け法のいずれかよって行う。また、このような処理に従えば、導電性接続部材５０の形成が迅速かつ低コストになる。なお、導電性接続部材５０の材質は、導電性ペースト、導電性塗料、低温半田、ナノ銀微粒子、カーボンナノチューブ、ナノ銀微粒子含有導電性ペースト、カーボンナノチューブ含有導電性ペースト等が該当する。
【００７１】
このような工程により、基板１０上に形成された、矢印ａで示す太陽電池セル２０と、矢印ｂで示す太陽電池セル２０とが直列に接続される。
また、実施例５においても、真空開放は１回のみなので、実施例１と同様の効果が得られる。特に、実施例５では、絶縁部材４１、導電性接続部材５０の形成をインクジェット塗布法、ディスペンス塗布法、転写法、印刷法、貼り付け法のいずれかよって実施していることから、配線加工が迅速かつ低コストになる。また、実施例４のように絶縁材をレーザスクライブで除去せずに実施可能となるので、より生産性が高い。これにより、薄膜太陽電池の生産性がさらに向上する。
【実施例６】
【００７２】
次に、薄膜太陽電池製造装置を用いた薄膜太陽電池の製造工程のさらに別の変形例について説明する。
図１３は、薄膜太陽電池の製造工程のさらに別の変形例を説明するための要部図である。
【００７３】
まず、上述したように、基板１０上に、平面状の透明電極層２０ａ、光電変換層２０ｂ及び金属電極層２０ｃを形成した後、この積層体２０ｌ及び基板１０をレーザ加工ユニットＵ２に移動する。そして、図１３（ａ）に示すように、積層体２０ｌの上方からレーザスクライブを施す。これにより、積層体２０ｌが溝ｔｒ３を隔てて分断される。但し、実施例６では、矢印ａ、ｂで示す積層体２０ｌの透明電極層２０ａと光電変換層２０ｂとのあいだと、光電変換層２０ｂと金属電極層２０ｃとの間に段差が形成されるようにレーザ加工を施す。
【００７４】
例えば、図１３（ａ）に表したように、分断された積層体２０ｌの側面において、金属電極層２０ｃの側面２０ｃｗは、光電変換層２０ｂの側面２０ｂｗよりも後退している。また例えば、光電変換層２０ｂの側面２０ｂｗは、透明電極層２０ａの側面２０ａｗよりも後退している。
【００７５】
このような加工を実施することにより、例えば、積層体２０ｌの側面に露出する光電変換層２０ｂの沿面距離を長くして、透明電極層２０ａと金属電極層２０ｃとの間のリークを抑制できる。また、例えば、金属電極層２０ｃを加工した後に光電変換層２０ｂをレーザ加工する際には、金属電極層２０ｃの側面２０ｃｗと光電変換層２０ｂの側面２０ｂｗとの距離が離れた状態になる。従って、光電変換層２０ｂをレーザスクライブする際に、積層体２０ｌの側面での熱変質によるリークが抑制される。
【００７６】
そして、この後においては、上述したように、絶縁部材４０と導電性接続部材５０を形成して、矢印ａで示す積層体２０ｌの透明電極層２０ａと、矢印ｂで示す積層体２０ｌの金属電極層２０ｃとが電気的に接続される。この状態を、図１３（ａ）に示す。
このような工程により、基板１０上に形成された、矢印ａで示す太陽電池セル２０と、矢印ｂで示す太陽電池セル２０とが直列に接続される。
【００７７】
また、実施例６においても、真空開放は１回のみなので、実施例１と同様の効果が得られる。特に、実施例６では、上述した段差を設けながらレーザ加工を施すので、積層体２０ｌの側面２０ｌｗへのスプラッシュの再付着が抑制されて、高品質の薄膜太陽電池が形成される。
【００７８】
なお、実施例１〜実施例６においては、金属ワイヤ３０、導電性接続部材５０を接合する箇所に、これらの導電材の濡れ性（密着性）を向上させるために、親水化処理を施してもよい。例えば、プラズマ処理、超音波処理、薬剤塗布、水洗等を施して、接合部分に親水化処理を施してもよい。
【００７９】
このような処理をすることにより、（１）図１２に例示した場合とは逆に、導電性接続部材を形成したい部分のみが親水化される。（２）また、撥水化処理、親水化処理の両方を行うことにより、より確実に金属ワイヤ３０、導電性接続部材５０の接続を達成でき、さらに絶縁性も良好になる。
【００８０】
また、レーザ加工の代わりに、エッチング（例えば、ウェットエッチング、ドライエッチング）によって、それぞれの太陽電池セルに分断する溝を形成してもよい。
また、本実施の形態では、基板１０として透明基板を用いているので、レーザ光を入射する方向は、積層体２０ｌの金属電極層２０ｃから透明電極層２０ａの方向でもよく、透明電極層２０ａから金属電極層２０ｃの方向でもよい。特に、透明電極層２０ａから金属電極層２０ｃの方向に入射する場合には、例えば、図３に例示する積層膜２０ｌの積層順序を逆に形成した積層膜に対し有効である。また、レーザ光の入射は、基板１０に対し、素直入射、斜め入射も含む。さらに、基板１０及び積層膜２０ｌを地面に対し、立てかけて、上述したレーザスクライブ処理を施してもよい。また、予め基板１０に透明電極層２０ａが形成された透明導電ガラスを用いてもよい。このような基板を用いても、上述した実施の形態と同様の効果が得られる。
【００８１】
また、電気的な接続を図る前に、積層膜２０ｌを分断して形成された溝内の少なくとも一部、または複数の太陽電池セル２０のそれぞれの表面の少なくとも一部に洗浄処理を施して、レーザスクライブ、エッチングによって発生し、積層膜２０ｌに付着したゴミ等を除去してもよい。
例えば、図１４は、本実施の形態に係る薄膜太陽電池の変形例を説明する要部図である。
【００８２】
この図に示されたように、製造装置Ｍ１ｂは、成膜ユニットＵ１と、レーザ加工ユニットＵ２と、配線加工ユニットＵ３と、表面処理ユニットＵ４を含む。このような表面処理ユニットＵ４を、製造装置Ｍ１ｂ内に組み込むことで、上述した表面処理を行うことができる。なお、表面処理ユニットＵ４では、洗浄処理のほか、上述した撥水化処理、親水化処理も併せて実施できる。このように、表面処理ユニットＵ４では、積層膜２０ｌを分断して形成された溝内の少なくとも一部、または複数の太陽電池セル２０のそれぞれの表面の少なくとも一部に表面処理が施され、その部分の表面改質が行われる。
【００８３】
また、本実施の形態では、絶縁部材４１の材質が親水性であっても、撥水性であっても、対応可能である。
例えば、図１２には、導電性接続部材５０を透明電極層２０ａ、金属電極層２０ｃに接合させる部分以外に絶縁部材４１を形成している。そして、導電性接続部材５０を透明電極層２０ａ、金属電極層２０ｃに接合させる部分、すなわち、絶縁部材４１を配置しない部分に、選択的に撥水部材６０を形成させている。
ここで、親水性の絶縁部材４１を用いる場合は、絶縁部材４１を形成する下地に選択的に親水化処理を施してもよい。また、撥水性の絶縁部材４１を用いる場合は、絶縁部材４１を形成しない部分に、選択的に撥水化処理を施してもよい。
【００８４】
また、本実施の形態では、金属ワイヤ３０、導電性接続部材５０の材質が親水性であっても、撥水性であっても対応可能である。
例えば、親水性の金属ワイヤ３０、導電性接続部材５０を用いる場合は、金属ワイヤ３０、導電性接続部材５０を接合する下地に、親水化処理を施してもよい。また、撥水性の金属ワイヤ３０、導電性接続部材５０を用いる場合には、金属ワイヤ３０、導電性接続部材５０を接合する下地以外の部分に、撥水化処理を施してもよい。
【００８５】
以上、具体例を参照しつつ本発明の実施の形態について説明した。しかし、本実施の形態はこれらの具体例に限定されるものではない。すなわち、以上の具体例に、当業者が適宜設計変更を加えたものも、本発明の特徴を備えている限り、本発明の範囲に包含される。例えば、前述した各具体例が備える各要素およびその形成、材料、条件、形状、サイズなどは、例示したものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。
また、前述した各実施の形態が備える各要素は、技術的に可能な限りにおいて複合することができ、これらを組み合わせたものも本発明の特徴を含む限り本発明の範囲に包含される。
その他、本発明の思想の範疇において、当業者であれば、各種の変更例及び修正例に想到し得るものも含まれる。
【符号の説明】
【００８６】
１ａ 薄膜太陽電池
１０ 基板
２０ 太陽電池セル
２０ａ 透明電極層
２０ｂ 光電変換層
２０ｃ 金属電極層
２０ｈａ、２０ｈｂ 孔部
２０ｌ 積層体
２０ｌｗ、２０ａｗ、２０ｂｗ、２０ｃｗ 側面
２０ｌｃ 角部
３０ 金属ワイヤ
４０、４１ 絶縁部材
５０ 導電性接続部材
６０ 撥水部材
Ｍ１ａ、Ｍ１ｂ 製造装置
Ｕ１ 成膜ユニット
Ｕ２ レーザ加工ユニット
Ｕ３ 配線加工ユニット
Ｕ４ 表面処理ユニット
ｔｒ１、ｔｒ２、ｔｒ３、ｔｒ４、ｔｒ５、ｔｒａ、ｔｒｂ、ｔｒｃ 溝
【技術分野】
【０００１】
本発明は、太陽電池の製造方法、太陽電池の製造装置及び太陽電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、環境保護の立場から、クリーンなエネルギーの研究開発が進められている。中でも、太陽電池は資源となる太陽光が無限であること、無公害であることから注目を集めている。
同一基板上に形成された複数の太陽電池セルが、直列接続された太陽電池（光電変換装置）の代表例は、薄膜太陽電池である。
薄膜太陽電池は、薄型で軽量、製造コストの安さ、大面積化が容易であることから、今後の太陽電池の主流となると考えられている。また、薄膜太陽電池は、電力供給用以外に、建物の屋根や窓などにとりつけて利用される業務用、一般住宅用にも需要が広がってきている。
【０００３】
従来の薄膜太陽電池は、ガラス基板を用いているものが一般的であった。このような薄膜太陽電池は、ガラス基板上に、その下層から下部電極、半導体層からなる光電変換層、上部電極が積層された光電変換素子（またはセル）が複数形成されている。そして、任意の光電変換素子の上部電極と、これに隣接する光電変換素子の下部電極とを電気的に接続する構成が繰り返されている。これにより、最初の光電変換素子の上部電極と最後の光電変換素子の下部電極との間に必要な電圧が出力される。
【０００４】
このような光電変換素子間の直列接続は、電極層と光電変換層の成膜と各層のパターニング、およびこれらの組み合わせによりなされる。そして、最近では、基板上に積層された膜をレーザ加工により分断して、光電変換素子を直列接続する方法が開示されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−０６０２１９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上述した方法は、直列接続するための配線工程や製造工程中での位置合わせが複雑になり、簡便な方法で太陽電池を製造したものではない。
【０００７】
本発明は、上述した直列接続を簡略化することにより、太陽電池及びそれを製造する製造装置の低コスト化を図ると共に、太陽電池の品質を向上し、太陽電池の発電効率が向上する太陽電池の製造方法、太陽電池の製造装置及び太陽電池を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一態様によれば、基板上に、複数の太陽電池セルが直列に接続された太陽電池の製造方法であって、前記基板上に、第１の電極膜を減圧雰囲気下で形成し、その後、大気に曝すことなく、前記第１の電極膜上に、光電変換層を減圧雰囲気下で形成し、その後大気に曝すことなく、前記光電変換層上に、第２の電極膜を減圧雰囲気下で形成して、積層膜を形成する工程と、前記積層膜を分断して、前記基板上に併設された前記複数の太陽電池セルを形成する工程と、前記複数の太陽電池セルのうちの第１の太陽電池セルの前記第２の電極膜及び前記光電変換層を選択的に除去して、前記第１の電極膜を表出させ、
前記第１の太陽電池セルに隣接する第２の太陽電池セルの前記第２の金属膜と、表出させた前記第１の電極膜と、を電気的に接続する工程と、を備えたことを特徴とする太陽電池の製造方法が提供される。
【０００９】
また、本発明の一態様によれば、基板上に、複数の太陽電池セルが直列に接続された太陽電池の製造装置であって、前記基板上に、第１の電極膜を減圧雰囲気下で形成し、その後、大気に曝すことなく、前記第１の電極膜上に、光電変換層を減圧雰囲気下で形成し、その後大気に曝すことなく、前記光電変換層上に、第２の電極膜を減圧雰囲気下で形成して、積層膜を形成する第１の手段と、前記積層膜を分断して、前記基板上に併設された前記複数の太陽電池セルを形成する第２の手段と、前記併設された前記複数の太陽電池セルのうちの前記第１の太陽電池セルの前記第２の電極膜及び前記光電変換層を選択的に除去して、前記第１の電極膜を表出させ、前記第２の太陽電池セルの前記第２の金属膜と、表出させた前記第１の電極膜と、を接続する第３の手段と、を備えたことを特徴とする太陽電池の製造装置が提供される。
【００１０】
また、本発明の一態様によれば、基板上に形成された、第１の電極膜と、前記第１の電極膜の上に設けられた光電変換層と、前記光電変換層の上に設けられた第２の電極膜と、を含む積層膜が一括して分断されて前記基板上に併設された複数の太陽電池セルと、前記複数の太陽電池セルを直列に接続する接続部材と、を備えたことを特徴とする太陽電池が提供される。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、太陽電池及びそれを製造する製造装置の低コスト化がなされ、太陽電池の品質が向上し、太陽電池の発電効率が向上する。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本実施の形態に係わる薄膜太陽電池を説明する要部図である。
【図２】製造装置の構成を説明するための要部図である。
【図３】薄膜太陽電池の製造方法を説明するための要部図である。
【図４】薄膜太陽電池の製造方法を説明するための要部図である。
【図５】薄膜太陽電池の製造方法を説明するための要部図である。
【図６】薄膜太陽電池の製造方法を説明するための要部図である。
【図７】薄膜太陽電池の比較例を説明するための要部図である。
【図８】薄膜太陽電池の製造工程の変形例を説明するための要部図である。
【図９】薄膜太陽電池の製造工程の変形例を説明するための要部図である。
【図１０】薄膜太陽電池の製造工程の別の変形例を説明するための要部図である。
【図１１】薄膜太陽電池の製造工程のさらに別の変形例を説明するための要部図である。
【図１２】薄膜太陽電池の製造工程のさらに別の変形例を説明するための要部図である。
【図１３】薄膜太陽電池の製造工程のさらに別の変形例を説明するための要部図である。
【図１４】本実施の形態に係る薄膜太陽電池の変形例を説明する要部図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。
【実施例１】
【００１４】
図１は、本実施の形態に係る薄膜太陽電池を説明する要部図である。すなわち、図１は、薄膜太陽電池（太陽電池モジュール）１ａの要部斜視図である。
薄膜太陽電池１ａは、主に、基板１０と、基板１０に複数形成された太陽電池セル２０と、それぞれの太陽電池セル２０を電気的に直列状に接続する金属ワイヤ３０と、を含む。
【００１５】
それぞれの太陽電池セル２０は、その下層から、下部電極としての透明電極層２０ａ、薄膜半導体材からなる光電変換層２０ｂ、金属電極層２０ｃが積層されている。それぞれの太陽電池セル２０には、局部的に透明電極層２０ａが表出した孔部２０ｈａが設けられている。そして、孔部２０ｈａの底における透明電極層２０ａと、隣接する太陽電池セル２０の金属電極層２０ｃとが、金属ワイヤ３０により電気的に接続されている。
【００１６】
なお、このような太陽電池セル２０は、図示する個数に限らず、必要とされる出力電圧に応じて、その数が調節される。そして、上述した電気的な接続を繰り返すことにより、直列接続の最初の太陽電池セルの上部電極と、直列接続の最後の太陽電池セルの下部電極と、の間で必要な電圧が出力される。
【００１７】
なお、溝ｔｒ１を隔てた、それぞれの太陽電池セル２０は、平面状の透明電極層２０ａ、光電変換層２０ｂ及び金属電極層２０ｃの積層体を一括でレーザスクライブなどの方法で分断することにより形成する（後述）。
【００１８】
基板１０の材質としては、例えば、ガラス、絶縁性樹脂フィルムが適用される。
また、透明電極層２０ａとしては、いわゆるＴＣＯ（Transparent Conductive Oxide）等が適用される。その代表的なものとして、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）が挙げられる。
【００１９】
また、光電変換層２０ｂの材質としては、シリコン系、化合物系の半導体材が適用される。例えば、その代表的なものとして、アモルファスシリコン、ＣＩＧＳ（Ｃｕ（ＩｎＧａ）Ｓｅ２）等が挙げられる。このような光電変換層２０ｂは、例えば、ｐ型とｎ型の半導体層が接合した構造を有している。そして、光電変換層２０ｂに光が吸収されると、光起電力効果により透明電極層２０ａ−金属電極層２０ｃ間に電力（電圧）が発生する。
【００２０】
金属電極層２０ｃの材質としては、銀（Ａｇ）、アルミニウム（Ａｌ）、亜鉛（Ｚｎ）、ニッケル（Ｎｉ）が適用される。
透明電極層２０ａの膜厚は、例えば１μｍ程度であり、光電変換層２０ｂの膜厚は、例えば２μｍ程度であり、金属電極層２０ｃの膜厚は、例えば１μｍ程度である。
太陽電池セル２０については、基本的な３層構造を例示したが、本実施の形態については、３層以上の構成であっても対応可能である。
また、溝ｔｒ１の幅は、例えば、５０μｍである。
【００２１】
次に、薄膜太陽電池製造装置（以下、製造装置）を用いて、薄膜太陽電池１ａを製造する工程について説明する。
図２は、製造装置の構成を説明するための要部図である。すなわち、図２は、製造装置Ｍ１ａのブロック図である。また、図３〜図６は、薄膜太陽電池１ａの製造方法を説明するための要部図である。
【００２２】
図２に示すように、製造装置Ｍ１ａは、成膜ユニットＵ１と、レーザ加工ユニットＵ２と、配線加工ユニットＵ３と、を含む。成膜ユニットＵ１では、減圧雰囲気で基板１０に成膜処理が行われる。レーザ加工ユニットＵ２では、大気中で被膜のレーザ加工が行われる。配線加工ユニットＵ３では、上述した直列接続のための配線が行われる。これらの各ユニットＵ１〜Ｕ３間は、相互に行き来することができる。また、これらの各ユニットＵ１〜Ｕ３を直線状に近接して配列することにより、製造装置Ｍ１ａの小型化が実現できる。また、各ユニットＵ１〜Ｕ３内での処理を連続して行うことができる。
【００２３】
次に、上述した製造装置Ｍ１ａを用いて薄膜太陽電池１ａを製造する方法を具体的に説明する。
まず、基板１０を製造装置Ｍ１ａの成膜ユニットＵ１内に設置し、図３（ａ）に示すように、矩形状の基板１０上に、平面状（べた状）の透明電極層２０ａ、光電変換層２０ｂ及び金属電極層２０ｃをスパッタリング法、ＰＶＤ（Physical Vapor Deposition）法あるいはＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法などにより形成する。これにより、基板１０上に、透明電極層２０ａ、光電変換層２０ｂ及び金属電極層２０ｃで構成される、平面状の積層体２０ｌが形成される。これらの透明電極層２０ａ、光電変換層２０ｂ及び金属電極層２０ｃは、それぞれ大気に晒されることなく形成される。
【００２４】
次に、積層体２０ｌ及び基板１０をレーザ加工ユニットＵ２に移動して、図３（ｂ）に示すように、積層体２０ｌにレーザスクライブを施す。これにより、基板１０上の積層体２０ｌが所定の幅に短冊状に分断される。
すなわち、基板１０上に形成された、透明電極層２０ａ、光電変換層２０ｂ及び金属電極層２０ｃに一括でレーザスクライブ加工を施して、レーザを照射した部分に溝ｔｒ１を形成する。
【００２５】
さらに、それぞれの短冊状の積層体２０ｌにおける、光電変換層２０ｂ及び金属電極層２０ｃの少なくとも１箇所にレーザ加工（レーザスクライブ）を施す。そして、透明電極層２０ａ上の光電変換層２０ｂ及び金属電極層２０ｃを選択的にスポット状に除去する。この状態を、図４（ａ）に示す。これにより、それぞれの短冊状の積層体２０ｌに、透明電極層２０ａが露出された孔部２０ｈａが形成される。
【００２６】
次に、短冊状の積層体２０ｌ及び基板１０を配線加工ユニットＵ３に移動し、孔部２０ｈａにおいて露出している透明電極層２０ａと、これに隣接する積層体２０ｌの金属電極層２０ｃとを金属ワイヤ３０を通じて電気的に接続する。この状態を、図４（ｂ）に示す。
このような工程により、基板１０上に複数の太陽電池セル２０が設けられた薄膜太陽電池１ａが形成される。
【００２７】
図５は、薄膜太陽電池１ａの上面図である。
図５に示すように、薄膜太陽電池１ａの各太陽電池セル２０の少なくとも一箇所には、透明電極層２０ａが表出した孔部２０ｈａが設けられている。そして、ある太陽電池セル２０の孔部２０ｈａにおいて露出した透明電極層２０ａと、これに隣接する太陽電池セル２０の金属電極層２０ｃと、が金属ワイヤ３０を通じて電気的に接続されている。このような電気的な接続の繰り返しによって、直列接続の最初の太陽電池セル２０の透明電極層２０ａと、直列接続の最後の太陽電池セル２０の金属電極層２０ｃとの間に、必要な電圧が出力される。
【００２８】
なお、図５では、１個の太陽電池セル２０に対し、２個の孔部２０ｈａを設けた例を示している。しかし、本実施の形態では、この数に限定する必要はない。必要に応じて、孔部２０ｈａの数を２個より増減してもよい。
また、図５においては、隣接する孔部２０ｈａ及び金属ワイヤ３０を直線状に配置した例を示した。しかし、本実施の形態では、その配置に限定する必要はない。
【００２９】
例えば、図６（ａ）に示すように、１個おきに孔部２０ｈａ及び金属ワイヤ３０の位置をずらして配置してもよい。これにより、金属電極層２０ｃに接合する金属ワイヤ３０の自由度が増加する。また、図５に示す形態よりも、太陽電池セル２０の幅（溝ｔｒ１に対し略垂直方向の幅）をより狭くしても、金属ワイヤ３０の接合部分の自由度が増す。従って、図６（ａ）では、図５に示す形態よりも、太陽電池セル２０の数の増加を図ることができる。
【００３０】
また、それぞれの太陽電池セル２０においては、図６（ｂ）に示すように、溝ｔｒ１に対し略垂直となる溝ｔｒ２を複数個形成して、短冊状の太陽電池セル２０を、その長手方向に複数に分断し格子状としてもよい。そして、透明電極層２０ａを露出するための孔部２０ｈｂを溝ｔｒ２に対し略平行に形成して、格子状に分断した太陽電池セル２０同士を金属ワイヤ３０により直列状に接続してもよい。このような構成によれば、薄膜太陽電池１ａの発電単位がさらに小さくなる。これにより、所望の出力電圧に応じて、チップ状の太陽電池セルの数を自由に選択することができる。すなわち、チップ状の太陽電池セルの個数を適宜変更して、それらを直列状に接続することにより、出力電圧の異なる薄膜太陽電池を容易に形成することができる。
なお、配線加工ユニットＵ３で行われる電気的な接続は、上述した金属ワイヤ３０の他、導電性ペースト、導電性塗料、導電性テープ等の接続手段に依ってもよい。
【００３１】
このように、本実施の形態では、積層体２０ｌを予め形成した後、一括で積層体２０ｌのレーザスクライブを行っている。このような方法では、薄膜太陽電池１ａを製造する際、真空開放は、レーザスクライブを行う１回のみで足りる。また、この１回のみのレーザスクライブは、積層体２０ｌが上述した３層よりも、さらに多層となっても実現可能である。
【００３２】
その結果、各層においては、各層の成膜とパターニング（レーザスクライブ）とを交互に繰り返さないので、レーザスクライブの際にスプラッシュ等で発生するゴミの太陽電池セル２０への再付着が最小限に抑制される。その結果、薄膜太陽電池１ａの製品歩留まりが向上する。
【００３３】
また、レーザスクライブにおいては、透明電極層２０ａ、光電変換層２０ｂ及び金属電極層２０ｃで構成される積層体２０ｌを一括でレーザスクライブすることから、複雑な位置決め精度を要しない。また、一括加工により、製造工程数が減少することから、薄膜太陽電池１ａ及び製造装置Ｍ１ａのコスト高を招来することがない。
【００３４】
また、それぞれの太陽電池セル２０は、一本の溝ｔｒ１により分断されていることから、発電に寄与しない部分の面積を減らすことができる（後述）。これにより、発電効率が向上する。
【００３５】
例えば、図７は、薄膜太陽電池の比較例を説明するための要部図である。
この薄膜太陽電池１００では、基板１０にまで貫通する溝ｔｒａと、透明電極層２０ａにまで貫通する溝ｔｒｂ及び溝ｔｒｃが形成されている。そして、溝ｔｒａにより透明電極層２０ａが互いに分離されている。また、溝ｔｒｂ内に金属電極層２０ｃが埋設されている。これにより、隣接する太陽電池セル２００同士が直列状に電気的に接続されている。
このような形態では、レーザスクライブを行うための真空開放は、透明電極層２０ａを形成してから溝ｔｒａを形成する１回目と、光電変換層２０ｂを形成してから溝ｔｒｂを形成する２回目と、金属電極層２０ｃを形成してから溝ｔｒｃを形成する３回目という、計３回の真空開放を要する。
【００３６】
従って、レーザスクライブの際にスプラッシュ等で発生するゴミの太陽電池セル２００の各層への再付着の頻度が太陽電池セル２０を形成する際より多くなってしまう。
【００３７】
また、薄膜太陽電池１００では、その都度、レーザスクライブを実行する必要があることから、各レーザスクライブ工程において複雑な位置決め精度が必要とされる。また、レーザスクライブ工程が一括加工でないので、製造工程数が増加していまい、薄膜太陽電池及び製造装置のコスト高を招来してしまう。
【００３８】
また、それぞれの太陽電池セル２００は、発電に寄与しない部分（図中のＡの部分）が残存している。その分、各セル幅の狭小化を図ることができない。このＡの部分の長さは、溝ｔｒａに略垂直な方向で、例えば、３００μｍから４００μｍとなり、溝ｔｒ１にくらべ幅広い。これに対し、薄膜太陽電池１ａでは、図７に示すＡの部分が存在せず、溝ｔｒ１を隔てて、太陽電池セル２０が基板１０上に設けられている。
このように、本実施の形態では、上述したような有利な効果を有している。
【００３９】
なお、図示はしないが、太陽電池セル２０は、略正方形としてもよく、その際の太陽電池セル２０の配列を碁盤目状としてもよい。また、各溝ｔｒ１は、それぞれ並行である必要もなく、必要に応じて、非平行としてもよい。また、各太陽電池セル２０の幅、形状は、それぞれ同一である必要もない。また、太陽電池セル２０における電気的な接続部分は、各太陽電池セル２０において何箇所あっても構わない。また、各太陽電池セル２０において、その接続部分の位置が異なっていてもよい。
【００４０】
また、上記の構成では、太陽電池セル２０の構成を３層構造としたが、さらに多層の膜を形成した太陽電池（タンデム型、トリプル形）についても対応可能であり、レーザスクライブ加工時の積層膜の層数に制約がない。
【実施例２】
【００４１】
次に、薄膜太陽電池製造装置を用いた薄膜太陽電池の製造工程の変形例について説明する。
図８、図９は、薄膜太陽電池の製造工程の変形例を説明するための要部図である。
【００４２】
まず、図８（ａ）に示すように、基板１０を製造装置Ｍ１ａの成膜ユニットＵ１内に設置し、基板１０上に、平面状の透明電極層２０ａ、光電変換層２０ｂ及び金属電極層２０ｃを形成する。すなわち、基板１０上に、透明電極層２０ａ、光電変換層２０ｂ及び金属電極層２０ｃで構成される、平面状の積層体２０ｌを形成する。積層体２０ｌは、ＰＶＤ法あるいはＣＶＤ法により形成する。
【００４３】
次に、積層体２０ｌ及び基板１０をレーザ加工ユニットＵ２に移動して、図８（ｂ）に示すように、積層体２０ｌにレーザスクライブを施す。これにより、積層体２０ｌの中、光電変換層２０ｂ及び金属電極層２０ｃのみが所定の幅に分断される。すなわち、光電変換層２０ｂ及び金属電極層２０ｃとを、所定の間隔で分断する溝ｔｒ３を形成する。これにより、透明電極層２０ａの表面の一部が露出する。
【００４４】
次に、図８（ｃ）に示すように、溝ｔｒ３内で露出した透明電極層２０ａの一部にレーザスクライブを施し、露出した透明電極層２０ａの一部を所定の幅に分断する。これにより、基板１０の表面の一部が露出する。
なお、図８（ｃ）に示す工程は、波長の異なる２つのレーザを備えたレーザ加工装置を用いて処理してもよい。例えば、光電変換層２０ｂ及び金属電極層２０ｃを加工する際のレーザの波長と、透明電極層２０ａを加工する際のレーザの波長を連続で切り替えて、図８（ｃ）に示す工程を一括で処理してもよい。
【００４５】
次に、溝ｔｒ３を形成した積層体２０ｌ、及び基板１０を配線加工ユニットＵ３に移動し、図９（ａ）に示すように、溝ｔｒ３内において露出している透明電極層２０ａの一部が表出したまま、溝ｔｒ３の両側の側面２０ｌｗ及び角部２０ｌｃ近傍を選択的に絶縁部材４０で被覆する。これにより、図中の矢印ａで示す積層体２０ｌの透明電極層２０ａの一部、側面２０ｌｗ及び角部２０ｌｃ近傍が絶縁部材４０で被覆される。また、図中の矢印ｂで示す積層体２０ｌの側面２０ｌｗ及び角部２０ｌｃ近傍が絶縁部材４０で被覆される。このような絶縁部材４０の被覆は、例えば、インクジェット塗布法、ディスペンス塗布法、転写法、印刷法のいずれかよって行う。また、このような処理に従えば、絶縁部材４０の被覆が迅速かつ低コストになる。なお、絶縁部材４０の材質は、無機材ペースト、有機樹脂、有機塗料等が該当する。
【００４６】
そして、図９（ｂ）に示すように、矢印ａで示す積層体２０ｌと、矢印ｂで示す積層体２０ｌに形成された絶縁部材４０の間隙から、矢印ｂで示す積層体２０ｌの金属電極層２０ｃ表面まで連続するように、導電性接続部材５０を形成して、矢印ａで示す積層体２０ｌの透明電極層２０ａと、矢印ｂで示す積層体２０ｌの金属電極層２０ｃとを電気的に接続する。
【００４７】
このような導電性接続部材５０の形成は、例えば、インクジェット塗布法、ディスペンス塗布法、転写法、印刷法、貼り付け法のいずれかよって行う。また、このような処理に従えば、導電性接続部材５０の形成を迅速かつ低コストで行うことができる。なお、導電性接続部材５０の材質は、導電性ペースト、導電性塗料、低温半田、ナノ銀微粒子、カーボンナノチューブ、ナノ銀微粒子含有導電性ペースト、カーボンナノチューブ含有導電性ペースト等が該当する。
【００４８】
このような工程により、基板１０上に形成された、矢印ａで示す太陽電池セル２０と、矢印ｂで示す太陽電池セル２０とが直列に接続される。
【００４９】
また、実施例２においても、真空開放は１回のみなので、実施例１と同様の効果が得られる。特に、実施例２では、絶縁部材４０、導電性接続部材５０の形成をインクジェット塗布法、ディスペンス塗布法、転写法、印刷法のいずれかよって実施している、従って、配線加工が迅速かつ低コストになる。これにより、薄膜太陽電池の生産性がさらに向上する。
【実施例３】
【００５０】
次に、薄膜太陽電池製造装置を用いた薄膜太陽電池の製造工程のさらに別の変形例について説明する。この実施例３では、積層体２０ｌのレーザスクライブ加工については、図８と同様なので、その次の工程から説明する。
【００５１】
上述した溝ｔｒ３を形成した積層体２０ｌ、及び基板１０を配線加工ユニットＵ３に移動し、図１０（ａ）に示すように、溝ｔｒ３内に絶縁部材４０を埋設する。このような絶縁部材４０の埋設は、例えば、インクジェット塗布法、ディスペンス塗布法、転写法、印刷法のいずれかよって行う。このような処理に従えば、絶縁部材４０の被覆が迅速かつ低コストになる。なお、絶縁部材４０の材質は、無機材ペースト、有機樹脂、有機塗料等が該当する。これにより、矢印ａで示す積層体２０ｌの透明電極層２０ａ、側面２０ｌｗ及び角部２０ｌｃ近傍が絶縁部材４０で被覆される。また、矢印ｂで示す積層体２０ｌの側面２０ｌｗ及び角部２０ｌｃ近傍が絶縁部材４０で被覆される。
【００５２】
次に、積層体２０ｌ及び基板１０を再びレーザ加工ユニットＵ２に移動し、図１０（ｂ）に示すように、絶縁部材４０にレーザスクライブ加工を施す。これにより、絶縁部材４０の中央部に溝ｔｒ４が形成され、図中の矢印ａで示す積層体２０ｌの透明電極層２０ａが露出する。なお、絶縁部材４０の中央部のみに溝ｔｒ４を形成したことから、図中の矢印ａ，ｂで示す積層体２０ｌの透明電極層２０ａの一部、側面２０ｌｗ及び角部２０ｌｃ近傍は、絶縁部材４０で被覆されている。
【００５３】
そして、積層体２０ｌ及び基板１０を、再び配線加工ユニットＵ３に移動し、図１０（ｃ）に示すように、溝ｔｒ４内から矢印ｂで示す積層体２０ｌの金属電極層２０ｃ表面まで連続するように、導電性接続部材５０を形成する。これにより、矢印ａで示す積層体２０ｌの透明電極層２０ａと、矢印ｂで示す積層体２０ｌの金属電極層２０ｃとが電気的に接続される。
【００５４】
このような導電性接続部材５０の形成は、例えば、インクジェット塗布法、ディスペンス塗布法、転写法、印刷法、貼り付け法のいずれかよって行う。このような処理に従えば、導電性接続部材５０の形成が迅速かつ低コストになる。なお、導電性接続部材５０の材質は、導電性ペースト、導電性塗料、低温半田、ナノ銀微粒子、カーボンナノチューブ、ナノ銀微粒子含有導電性ペースト、カーボンナノチューブ含有導電性ペースト等が該当する。
【００５５】
このような工程により、基板１０上に形成された、矢印ａで示す太陽電池セル２０と、矢印ｂで示す太陽電池セル２０とが直列に接続される。
【００５６】
また、実施例３においても、真空開放は１回のみなので、実施例１と同様の効果が得られる。特に、実施例３では、絶縁部材４０、導電性接続部材５０の形成をインクジェット塗布法、ディスペンス塗布法、転写法、印刷法のいずれかよって実施していることから、配線加工が迅速かつ低コストになる。これにより、薄膜太陽電池の生産性がさらに向上する。
【実施例４】
【００５７】
次に、薄膜太陽電池製造装置を用いた薄膜太陽電池の製造工程のさらに別の変形例について説明する。この実施例４では、積層体２０ｌのレーザスクライブ加工については、図８と同様なので、その次の工程から説明する。
【００５８】
上述した溝ｔｒ３を形成した積層体２０ｌ、及び基板１０を配線加工ユニットＵ３に移動し、図１１（ａ）に示すように、溝ｔｒ３内及び積層体２０ｌ上に平面状の絶縁部材４１を形成する。このような絶縁部材４１の形成は、例えば、インクジェット塗布法、ディスペンス塗布法、転写法、印刷法、貼り付け法のいずれかよってなされる。また、このような処理に従えば、絶縁部材４１の形成が迅速かつ低コストになる。なお、絶縁部材４１の材質は、樹脂フィルム、有機樹脂、有機塗料、無機材ペースト等が該当する。これにより、図中の矢印ａで示す積層体２０ｌの透明電極層２０ａ、側面２０ｌｗ及び角部２０ｌｃ近傍が絶縁部材４１で被覆される。また、図中の矢印ｂで示す積層体２０ｌの側面２０ｌｗ及び角部２０ｌｃ近傍が絶縁部材４１で被覆される。
【００５９】
次に、積層体２０ｌ及び基板１０を、再びレーザ加工ユニットＵ２に移動し、図１１（ｂ）に示すように、絶縁部材４１の２箇所にレーザスクライブ加工を施す。これにより、溝ｔｒ３内に形成した絶縁部材４１の中央部に溝ｔｒ４が形成され、矢印ａで示す積層体２０ｌの透明電極層２０ａが露出する。また、矢印ｂで示す積層体２０ｌ上の絶縁部材４１にも溝ｔｒ５が形成され、金属電極層２０ｃが露出する。
【００６０】
なお、溝ｔｒ３内に形成した絶縁部材４１の中央部のみに溝ｔｒ４を形成したことから、矢印ａで示す積層体２０ｌの透明電極層２０ａの一部、側面２０ｌｗ及び角部２０ｌｃ近傍は、絶縁部材４１で被覆されている。また、矢印ｂで示す積層体２０ｌの側面２０ｌｗ及び角部２０ｌｃ近傍は、絶縁部材４１で被覆されている。
【００６１】
そして、積層体２０ｌ及び基板１０を、再び配線加工ユニットＵ３に移動し、図１１（ｃ）に示すように、溝ｔｒ４内から溝ｔｒ５内に連続するように、導電性接続部材５０を形成する。これにより、矢印ａで示す積層体２０ｌの透明電極層２０ａと、矢印ｂで示す積層体２０ｌの金属電極層２０ｃとが電気的に接続される。
【００６２】
このような導電性接続部材５０の形成は、例えば、インクジェット塗布法、ディスペンス塗布法、転写法、印刷法、貼り付け法のいずれかよって行う。このような処理に従えば、導電性接続部材５０の形成が迅速かつ低コストになる。なお、導電性接続部材５０の材質は、導電性ペースト、導電性塗料、低温半田、ナノ銀微粒子、カーボンナノチューブ、ナノ銀微粒子含有導電性ペースト、カーボンナノチューブ含有導電性ペースト等が該当する。
【００６３】
このような工程により、基板１０上に形成された、矢印ａで示す太陽電池セル２０と、矢印ｂで示す太陽電池セル２０とが直列に接続される。
【００６４】
また、実施例４においても、真空開放は１回のみなので、実施例１と同様の効果が得られる。特に、実施例４では、絶縁部材４１、導電性接続部材５０の形成をインクジェット塗布法、ディスペンス塗布法、転写法、印刷法、貼り付け法のいずれかよって実施していることから、配線加工が迅速かつ低コストで行われる。絶縁部材４１が積層体２０ｌの保護層となるので、電池としての信頼性が高まる。また、別途、保護膜を設ける工程が不要になる。これにより、薄膜太陽電池の生産性がさらに向上する。
【実施例５】
【００６５】
次に、薄膜太陽電池製造装置を用いた薄膜太陽電池の製造工程のさらに別の変形例について説明する。この実施例５では、積層体２０ｌのレーザスクライブ加工については、図８と同様なので、その次の工程から説明する。
【００６６】
上述した溝ｔｒ３を形成した積層体２０ｌ、及び基板１０を配線加工ユニットＵ３に移動し、図１２（ａ）に示すように、溝ｔｒ３内に形成した透明電極層２０ａの一部、及び矢印ｂで示す積層体２０ｌの金属電極層２０ｃの一部に、撥水部材６０を形成する。すなわち、これらの部分において撥水化処理が施される。撥水部材６０は、例えば、撥水加工用の薬剤が該当する。また、撥水化処理は、上述した撥水部材６０を形成するほか、この部分に選択的にレーザ処理、プラズマ処理（表面撥水基形成）等を施して、撥水化させてもよい。
【００６７】
次に、図１２（ｂ）に示すように、平面状の絶縁部材４１を形成する。このような絶縁部材４１の形成は、例えば、インクジェット塗布法、ディスペンス塗布法、転写法、印刷法のいずれかよってなされる。但し、溝ｔｒ３内に形成された透明電極層２０ａの一部、及び矢印ｂで示す積層体２０ｌの金属電極層２０ｃの一部には撥水化加工が施されている。 従って、これらの部分への絶縁部材４１の付着は抑制されて、図示するように、溝ｔｒ３内に形成した絶縁部材４１の中央部に溝ｔｒ４が生成され、矢印ａで示す積層体２０ｌの透明電極層２０ａの一部が露出する。また、矢印ｂで示す積層体２０ｌ上の絶縁部材４１にも溝ｔｒ５が生成され、金属電極層２０ｃが露出する。すなわち、透明電極層２０ａと金属電極層２０ｃとを電機的に接続する部分以外に絶縁部材４１が形成される。なお、絶縁部材４１の材質は、有機樹脂、有機塗料、無機材ペースト等が該当する。
【００６８】
なお、溝ｔｒ３内に形成した絶縁部材４１の中央部のみに溝ｔｒ４が生成することから、矢印ａで示す積層体２０ｌの透明電極層２０ａの一部、側面２０ｌｗ及び角部２０ｌｃ近傍は、絶縁部材４１で被覆されている。また、矢印ｂで示す積層体２０ｌの側面２０ｌｗ及び角部２０ｌｃ近傍は、絶縁部材４１で被覆されている。
【００６９】
そして、図１２（ｃ）に示すように、溝ｔｒ４内から溝ｔｒ５内に連続するように、導電性接続部材５０を形成する。これにより、矢印ａで示す積層体２０ｌの透明電極層２０ａと、矢印ｂで示す積層体２０ｌの金属電極層２０ｃとが電気的に接続される。
【００７０】
このような導電性接続部材５０の形成は、例えば、インクジェット塗布法、ディスペンス塗布法、転写法、印刷法、貼り付け法のいずれかよって行う。また、このような処理に従えば、導電性接続部材５０の形成が迅速かつ低コストになる。なお、導電性接続部材５０の材質は、導電性ペースト、導電性塗料、低温半田、ナノ銀微粒子、カーボンナノチューブ、ナノ銀微粒子含有導電性ペースト、カーボンナノチューブ含有導電性ペースト等が該当する。
【００７１】
このような工程により、基板１０上に形成された、矢印ａで示す太陽電池セル２０と、矢印ｂで示す太陽電池セル２０とが直列に接続される。
また、実施例５においても、真空開放は１回のみなので、実施例１と同様の効果が得られる。特に、実施例５では、絶縁部材４１、導電性接続部材５０の形成をインクジェット塗布法、ディスペンス塗布法、転写法、印刷法、貼り付け法のいずれかよって実施していることから、配線加工が迅速かつ低コストになる。また、実施例４のように絶縁材をレーザスクライブで除去せずに実施可能となるので、より生産性が高い。これにより、薄膜太陽電池の生産性がさらに向上する。
【実施例６】
【００７２】
次に、薄膜太陽電池製造装置を用いた薄膜太陽電池の製造工程のさらに別の変形例について説明する。
図１３は、薄膜太陽電池の製造工程のさらに別の変形例を説明するための要部図である。
【００７３】
まず、上述したように、基板１０上に、平面状の透明電極層２０ａ、光電変換層２０ｂ及び金属電極層２０ｃを形成した後、この積層体２０ｌ及び基板１０をレーザ加工ユニットＵ２に移動する。そして、図１３（ａ）に示すように、積層体２０ｌの上方からレーザスクライブを施す。これにより、積層体２０ｌが溝ｔｒ３を隔てて分断される。但し、実施例６では、矢印ａ、ｂで示す積層体２０ｌの透明電極層２０ａと光電変換層２０ｂとのあいだと、光電変換層２０ｂと金属電極層２０ｃとの間に段差が形成されるようにレーザ加工を施す。
【００７４】
例えば、図１３（ａ）に表したように、分断された積層体２０ｌの側面において、金属電極層２０ｃの側面２０ｃｗは、光電変換層２０ｂの側面２０ｂｗよりも後退している。また例えば、光電変換層２０ｂの側面２０ｂｗは、透明電極層２０ａの側面２０ａｗよりも後退している。
【００７５】
このような加工を実施することにより、例えば、積層体２０ｌの側面に露出する光電変換層２０ｂの沿面距離を長くして、透明電極層２０ａと金属電極層２０ｃとの間のリークを抑制できる。また、例えば、金属電極層２０ｃを加工した後に光電変換層２０ｂをレーザ加工する際には、金属電極層２０ｃの側面２０ｃｗと光電変換層２０ｂの側面２０ｂｗとの距離が離れた状態になる。従って、光電変換層２０ｂをレーザスクライブする際に、積層体２０ｌの側面での熱変質によるリークが抑制される。
【００７６】
そして、この後においては、上述したように、絶縁部材４０と導電性接続部材５０を形成して、矢印ａで示す積層体２０ｌの透明電極層２０ａと、矢印ｂで示す積層体２０ｌの金属電極層２０ｃとが電気的に接続される。この状態を、図１３（ａ）に示す。
このような工程により、基板１０上に形成された、矢印ａで示す太陽電池セル２０と、矢印ｂで示す太陽電池セル２０とが直列に接続される。
【００７７】
また、実施例６においても、真空開放は１回のみなので、実施例１と同様の効果が得られる。特に、実施例６では、上述した段差を設けながらレーザ加工を施すので、積層体２０ｌの側面２０ｌｗへのスプラッシュの再付着が抑制されて、高品質の薄膜太陽電池が形成される。
【００７８】
なお、実施例１〜実施例６においては、金属ワイヤ３０、導電性接続部材５０を接合する箇所に、これらの導電材の濡れ性（密着性）を向上させるために、親水化処理を施してもよい。例えば、プラズマ処理、超音波処理、薬剤塗布、水洗等を施して、接合部分に親水化処理を施してもよい。
【００７９】
このような処理をすることにより、（１）図１２に例示した場合とは逆に、導電性接続部材を形成したい部分のみが親水化される。（２）また、撥水化処理、親水化処理の両方を行うことにより、より確実に金属ワイヤ３０、導電性接続部材５０の接続を達成でき、さらに絶縁性も良好になる。
【００８０】
また、レーザ加工の代わりに、エッチング（例えば、ウェットエッチング、ドライエッチング）によって、それぞれの太陽電池セルに分断する溝を形成してもよい。
また、本実施の形態では、基板１０として透明基板を用いているので、レーザ光を入射する方向は、積層体２０ｌの金属電極層２０ｃから透明電極層２０ａの方向でもよく、透明電極層２０ａから金属電極層２０ｃの方向でもよい。特に、透明電極層２０ａから金属電極層２０ｃの方向に入射する場合には、例えば、図３に例示する積層膜２０ｌの積層順序を逆に形成した積層膜に対し有効である。また、レーザ光の入射は、基板１０に対し、素直入射、斜め入射も含む。さらに、基板１０及び積層膜２０ｌを地面に対し、立てかけて、上述したレーザスクライブ処理を施してもよい。また、予め基板１０に透明電極層２０ａが形成された透明導電ガラスを用いてもよい。このような基板を用いても、上述した実施の形態と同様の効果が得られる。
【００８１】
また、電気的な接続を図る前に、積層膜２０ｌを分断して形成された溝内の少なくとも一部、または複数の太陽電池セル２０のそれぞれの表面の少なくとも一部に洗浄処理を施して、レーザスクライブ、エッチングによって発生し、積層膜２０ｌに付着したゴミ等を除去してもよい。
例えば、図１４は、本実施の形態に係る薄膜太陽電池の変形例を説明する要部図である。
【００８２】
この図に示されたように、製造装置Ｍ１ｂは、成膜ユニットＵ１と、レーザ加工ユニットＵ２と、配線加工ユニットＵ３と、表面処理ユニットＵ４を含む。このような表面処理ユニットＵ４を、製造装置Ｍ１ｂ内に組み込むことで、上述した表面処理を行うことができる。なお、表面処理ユニットＵ４では、洗浄処理のほか、上述した撥水化処理、親水化処理も併せて実施できる。このように、表面処理ユニットＵ４では、積層膜２０ｌを分断して形成された溝内の少なくとも一部、または複数の太陽電池セル２０のそれぞれの表面の少なくとも一部に表面処理が施され、その部分の表面改質が行われる。
【００８３】
また、本実施の形態では、絶縁部材４１の材質が親水性であっても、撥水性であっても、対応可能である。
例えば、図１２には、導電性接続部材５０を透明電極層２０ａ、金属電極層２０ｃに接合させる部分以外に絶縁部材４１を形成している。そして、導電性接続部材５０を透明電極層２０ａ、金属電極層２０ｃに接合させる部分、すなわち、絶縁部材４１を配置しない部分に、選択的に撥水部材６０を形成させている。
ここで、親水性の絶縁部材４１を用いる場合は、絶縁部材４１を形成する下地に選択的に親水化処理を施してもよい。また、撥水性の絶縁部材４１を用いる場合は、絶縁部材４１を形成しない部分に、選択的に撥水化処理を施してもよい。
【００８４】
また、本実施の形態では、金属ワイヤ３０、導電性接続部材５０の材質が親水性であっても、撥水性であっても対応可能である。
例えば、親水性の金属ワイヤ３０、導電性接続部材５０を用いる場合は、金属ワイヤ３０、導電性接続部材５０を接合する下地に、親水化処理を施してもよい。また、撥水性の金属ワイヤ３０、導電性接続部材５０を用いる場合には、金属ワイヤ３０、導電性接続部材５０を接合する下地以外の部分に、撥水化処理を施してもよい。
【００８５】
以上、具体例を参照しつつ本発明の実施の形態について説明した。しかし、本実施の形態はこれらの具体例に限定されるものではない。すなわち、以上の具体例に、当業者が適宜設計変更を加えたものも、本発明の特徴を備えている限り、本発明の範囲に包含される。例えば、前述した各具体例が備える各要素およびその形成、材料、条件、形状、サイズなどは、例示したものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。
また、前述した各実施の形態が備える各要素は、技術的に可能な限りにおいて複合することができ、これらを組み合わせたものも本発明の特徴を含む限り本発明の範囲に包含される。
その他、本発明の思想の範疇において、当業者であれば、各種の変更例及び修正例に想到し得るものも含まれる。
【符号の説明】
【００８６】
１ａ 薄膜太陽電池
１０ 基板
２０ 太陽電池セル
２０ａ 透明電極層
２０ｂ 光電変換層
２０ｃ 金属電極層
２０ｈａ、２０ｈｂ 孔部
２０ｌ 積層体
２０ｌｗ、２０ａｗ、２０ｂｗ、２０ｃｗ 側面
２０ｌｃ 角部
３０ 金属ワイヤ
４０、４１ 絶縁部材
５０ 導電性接続部材
６０ 撥水部材
Ｍ１ａ、Ｍ１ｂ 製造装置
Ｕ１ 成膜ユニット
Ｕ２ レーザ加工ユニット
Ｕ３ 配線加工ユニット
Ｕ４ 表面処理ユニット
ｔｒ１、ｔｒ２、ｔｒ３、ｔｒ４、ｔｒ５、ｔｒａ、ｔｒｂ、ｔｒｃ 溝
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に、複数の太陽電池セルが直列に接続された太陽電池の製造方法であって、
前記基板上に、第１の電極膜を減圧雰囲気下で形成し、その後、大気に曝すことなく、前記第１の電極膜上に、光電変換層を減圧雰囲気下で形成し、その後大気に曝すことなく、前記光電変換層上に、第２の電極膜を減圧雰囲気下で形成して、積層膜を形成する工程と、
前記積層膜を分断して、前記基板上に併設された前記複数の太陽電池セルを形成する工程と、
前記複数の太陽電池セルのうちの第１の太陽電池セルの前記第２の電極膜及び前記光電変換層を選択的に除去して、前記第１の電極膜を表出させ、
前記第１の太陽電池セルに隣接する第２の太陽電池セルの前記第２の金属膜と、表出させた前記第１の電極膜と、を電気的に接続する工程と、
を備えたことを特徴とする太陽電池の製造方法。
【請求項２】
前記積層膜の分断をレーザスクライブにより実施することを特徴とする請求項１に記載の太陽電池の製造方法。
【請求項３】
前記第２の電極膜及び前記光電変換層の選択的な除去を前記レーザスクライブにより実施することを特徴とする請求項１または２に記載の太陽電池の製造方法。
【請求項４】
前記接続する前に、前記積層膜を分断して形成された溝内の少なくとも一部、または前記複数の太陽電池セルのそれぞれの表面の少なくとも一部に表面処理を施して、その表面改質をすることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の太陽電池の製造方法。
【請求項５】
前記表面処理として、前記第２の金属膜と前記第１の電極膜とを接続する部分に親水化処理を施し、または、接続する前記部分以外に撥水化処理を施すことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載の太陽電池の製造方法。
【請求項６】
前記第２の金属膜と前記第１の電極膜とを接続する前記部分以外に絶縁部材を形成する前に、前記絶縁部材を形成する部分に親水化処理を施し、または、前記絶縁部材を形成する前記部分以外に撥水化処理を施すことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１つに記載の太陽電池の製造方法。
【請求項７】
前記親水化処理または前記撥水化処理を施した後、前記第２の金属膜と前記第１の電極膜とを接続する前記部分以外を前記絶縁部材で被覆することを特徴とする請求項６に記載の太陽電池の製造方法。
【請求項８】
前記表面処理として、前記積層膜を分断して形成された溝内の少なくとも一部、または前記複数の太陽電池セルのそれぞれの表面の少なくとも一部を洗浄することを特徴とする請求項４に記載の太陽電池の製造方法。
【請求項９】
基板上に、複数の太陽電池セルが直列に接続された太陽電池の製造装置であって、
前記基板上に、第１の電極膜を減圧雰囲気下で形成し、その後、大気に曝すことなく、前記第１の電極膜上に、光電変換層を減圧雰囲気下で形成し、その後大気に曝すことなく、前記光電変換層上に、第２の電極膜を減圧雰囲気下で形成して、積層膜を形成する第１の手段と、
前記積層膜を分断して、前記基板上に併設された前記複数の太陽電池セルを形成する第２の手段と、
前記併設された前記複数の太陽電池セルのうちの前記第１の太陽電池セルの前記第２の電極膜及び前記光電変換層を選択的に除去して、前記第１の電極膜を表出させ、
前記第２の太陽電池セルの前記第２の金属膜と、表出させた前記第１の電極膜と、を接続する第３の手段と、
を備えたことを特徴とする太陽電池の製造装置。
【請求項１０】
前記第２の手段による分断をレーザスクライブにより実施することを特徴とする請求項９に記載の太陽電池の製造装置。
【請求項１１】
前記第２の電極膜及び前記光電変換層の選択的な除去を前記レーザスクライブにより実施することを特徴とする請求項９または１０に記載の太陽電池の製造装置。
【請求項１２】
前記接続する前に、前記積層膜を分断して形成された溝内の少なくとも一部、または前記複数の太陽電池セルのそれぞれの表面の少なくとも一部に表面処理を施して、その表面改質をする第４の手段を、さらに備えたことを特徴とする請求項９〜１１のいずれか１つに記載の太陽電池の製造装置。
【請求項１３】
基板上に形成された、第１の電極膜と、前記第１の電極膜の上に設けられた光電変換層と、前記光電変換層の上に設けられた第２の電極膜と、を含む積層膜が一括して分断されて前記基板上に併設された複数の太陽電池セルと、
前記複数の太陽電池セルを直列に接続する接続部材と、
を備えたことを特徴とする太陽電池。
【請求項１４】
前記複数の太陽電池セルのうちの第１の太陽電池セルの前記第２の電極膜及び前記光電変換層が選択的に除去されて前記第１の電極膜が表出され、
前記接続部材は、前記第１の太陽電池セルに隣接する第２の太陽電池セルの前記第２の金属膜と、前記第１の太陽電池セルの前記表出された前記第１の電極膜と、を接続することを特徴とする請求項１３記載の太陽電池。
【請求項１】
基板上に、複数の太陽電池セルが直列に接続された太陽電池の製造方法であって、
前記基板上に、第１の電極膜を減圧雰囲気下で形成し、その後、大気に曝すことなく、前記第１の電極膜上に、光電変換層を減圧雰囲気下で形成し、その後大気に曝すことなく、前記光電変換層上に、第２の電極膜を減圧雰囲気下で形成して、積層膜を形成する工程と、
前記積層膜を分断して、前記基板上に併設された前記複数の太陽電池セルを形成する工程と、
前記複数の太陽電池セルのうちの第１の太陽電池セルの前記第２の電極膜及び前記光電変換層を選択的に除去して、前記第１の電極膜を表出させ、
前記第１の太陽電池セルに隣接する第２の太陽電池セルの前記第２の金属膜と、表出させた前記第１の電極膜と、を電気的に接続する工程と、
を備えたことを特徴とする太陽電池の製造方法。
【請求項２】
前記積層膜の分断をレーザスクライブにより実施することを特徴とする請求項１に記載の太陽電池の製造方法。
【請求項３】
前記第２の電極膜及び前記光電変換層の選択的な除去を前記レーザスクライブにより実施することを特徴とする請求項１または２に記載の太陽電池の製造方法。
【請求項４】
前記接続する前に、前記積層膜を分断して形成された溝内の少なくとも一部、または前記複数の太陽電池セルのそれぞれの表面の少なくとも一部に表面処理を施して、その表面改質をすることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の太陽電池の製造方法。
【請求項５】
前記表面処理として、前記第２の金属膜と前記第１の電極膜とを接続する部分に親水化処理を施し、または、接続する前記部分以外に撥水化処理を施すことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載の太陽電池の製造方法。
【請求項６】
前記第２の金属膜と前記第１の電極膜とを接続する前記部分以外に絶縁部材を形成する前に、前記絶縁部材を形成する部分に親水化処理を施し、または、前記絶縁部材を形成する前記部分以外に撥水化処理を施すことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１つに記載の太陽電池の製造方法。
【請求項７】
前記親水化処理または前記撥水化処理を施した後、前記第２の金属膜と前記第１の電極膜とを接続する前記部分以外を前記絶縁部材で被覆することを特徴とする請求項６に記載の太陽電池の製造方法。
【請求項８】
前記表面処理として、前記積層膜を分断して形成された溝内の少なくとも一部、または前記複数の太陽電池セルのそれぞれの表面の少なくとも一部を洗浄することを特徴とする請求項４に記載の太陽電池の製造方法。
【請求項９】
基板上に、複数の太陽電池セルが直列に接続された太陽電池の製造装置であって、
前記基板上に、第１の電極膜を減圧雰囲気下で形成し、その後、大気に曝すことなく、前記第１の電極膜上に、光電変換層を減圧雰囲気下で形成し、その後大気に曝すことなく、前記光電変換層上に、第２の電極膜を減圧雰囲気下で形成して、積層膜を形成する第１の手段と、
前記積層膜を分断して、前記基板上に併設された前記複数の太陽電池セルを形成する第２の手段と、
前記併設された前記複数の太陽電池セルのうちの前記第１の太陽電池セルの前記第２の電極膜及び前記光電変換層を選択的に除去して、前記第１の電極膜を表出させ、
前記第２の太陽電池セルの前記第２の金属膜と、表出させた前記第１の電極膜と、を接続する第３の手段と、
を備えたことを特徴とする太陽電池の製造装置。
【請求項１０】
前記第２の手段による分断をレーザスクライブにより実施することを特徴とする請求項９に記載の太陽電池の製造装置。
【請求項１１】
前記第２の電極膜及び前記光電変換層の選択的な除去を前記レーザスクライブにより実施することを特徴とする請求項９または１０に記載の太陽電池の製造装置。
【請求項１２】
前記接続する前に、前記積層膜を分断して形成された溝内の少なくとも一部、または前記複数の太陽電池セルのそれぞれの表面の少なくとも一部に表面処理を施して、その表面改質をする第４の手段を、さらに備えたことを特徴とする請求項９〜１１のいずれか１つに記載の太陽電池の製造装置。
【請求項１３】
基板上に形成された、第１の電極膜と、前記第１の電極膜の上に設けられた光電変換層と、前記光電変換層の上に設けられた第２の電極膜と、を含む積層膜が一括して分断されて前記基板上に併設された複数の太陽電池セルと、
前記複数の太陽電池セルを直列に接続する接続部材と、
を備えたことを特徴とする太陽電池。
【請求項１４】
前記複数の太陽電池セルのうちの第１の太陽電池セルの前記第２の電極膜及び前記光電変換層が選択的に除去されて前記第１の電極膜が表出され、
前記接続部材は、前記第１の太陽電池セルに隣接する第２の太陽電池セルの前記第２の金属膜と、前記第１の太陽電池セルの前記表出された前記第１の電極膜と、を接続することを特徴とする請求項１３記載の太陽電池。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【公開番号】特開２０１２−１１９３４３（Ｐ２０１２−１１９３４３Ａ）
【公開日】平成２４年６月２１日（２０１２．６．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−８４４２４（Ｐ２００９−８４４２４）
【出願日】平成２１年３月３１日（２００９．３．３１）
【出願人】（０００００２４２８）芝浦メカトロニクス株式会社 (907)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年６月２１日（２０１２．６．２１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年３月３１日（２００９．３．３１）
【出願人】（０００００２４２８）芝浦メカトロニクス株式会社 (907)
【Ｆターム（参考）】
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